条形基础嵌入问题的大变形有限元对比分析.pdf

第 49 卷 第 10 期 天津大学学报 (自然科学与工程技术版) Vol.49 No.10 2016 年 10 月 Journal of Tianjin University (Science and Technology) Oct. 2016 DOI:10.11784/tdxbz201504094 条形基础嵌入问题的大变形有限元对比分析 赵燕兵，刘海笑 (天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072) 摘 要 ：岩土工程中，土与结构的耦合作用通常导致土体产生极大变形，即大变形问题，如桩、桩靴和吸力锚的嵌 入安装．传统有限元法在求解大变形问题时，网格将产生极大 变形，导致计算误差很大，甚至不收敛．基于条形基 础嵌入问题，对两种不同的大变形有限元法 (网格重划分法和 CEL 法)进行对比分析．给出了两种大变形有限元法的 实现流程，并分析了条形基础在均质各向同性和正常固结黏土中的嵌入问题，通过与条形基础承载力公式和 RITSS 大变形有限元法对比，验证了两种方法的有效性；通过用户子程序，模拟了正常固结黏土不排水抗剪强度随基础嵌 入的变化规律；对比了条形基础嵌入过程中土体的流动机制． 关键词 ：大变形；网格重划分法；耦合的欧拉-拉格朗日法；条形基础；嵌入 中图分类号：TU470.3 文献标志码 ：A 文章编号 ：0493-2137 (2016)10-1055-07 Comparison of Large Deformation Finite Element Methods for Penetration of Strip Foundations Zhao Yanbing ，Liu Haixiao (State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety ，Tianjin University ，Tianjin 300072 ，China) In geotechnical engineering ，soil-structure interactional problems always involve large deformations of Abstract ： soil ，such as the penetration of piles ，spudcans and suction caissons．Large mesh distortions can occur in the classi- cal finite element analysis due to large deformations ，which will induce a calculation error and even fail to get a con- vergent solution．A comparative study of two different large deformation finite element methods ，i．e. ，the rezoned meshes method and the CEL method ，on the penetration of strip foundations was carried out．The two methods were elaborated and used to analyze the penetration of strip foundation